خودروهای برقی، کاربرد و انواع آن

خودروهای برقی این روزها بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند و استفاده از آنها با سرعت بالایی رو به گسترش است. این نوع خودروها در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و بهبود کیفیت هوا نقش موثرتری ایفا می‌کنند. در یک خودروی برقی خبری از موتور درون‌سوز و به تبع آن اگزوز نیست، به‌همین خاطر هنگام حرکت دودی تولید نمی‌شود. با توجه به این موضوع، انواع ماشین الکتریکی می‌توانند در کاهش آلودگی هوای شهرها بسیار تاثیرگذار باشند. مدل‌های مختلف خودروی برقی از لحاظ ساختار و تکنولوژی کاملا متفاوت از مدل‌های بنزینی و دیزلی هستند و به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در مقاله حاضر به‌طور جامع و کامل به این نوع خودروها خواهیم پرداخت و از تاریخچه گرفته تا انواع موتور ماشین، باتری و البته مدل‌های برقی ایرانی را مرور خواهیم کرد.

خودرو برقی چیست؟

خودروی برقی از یک یا چند موتور الکتریکی برای حرکت استفاده می‌کند. این خودروها از نظر زیست‌محیطی، اقتصادی و فناوری مزایایی دارند که برخی از آنها عبارتند از کاهش آلودگی هوای شهرها، صرفه‌جویی در هزینه سوخت، کاهش صداهای مزاحم و افزایش راندمان انرژی. در یک ماشین برقی انرژی لازم توسط باتری‌ تامین می‌شود.

نحوه کارکرد خودروهای برقی

خودروهای برقی به جای سوخت فسیلی از برق برای تامین انرژی موتور استفاده می‌کنند. این خودروها دارای یک باتری قابل شارژ هستند که انرژی برق در آن ذخیره می‌شود. موتور الکتریکی با کمک انرژی موجود در باتری، نیروی لازم برای حرکت چرخ‌ها را تولید می‌کند. به‌طور کلی در یک ماشین الکتریکی، قوای محرکه ساختار ساده‌تری نسبت به مدل‌های بنزینی و دیزلی دارد.

تاریخچه خودروی برقی

برخلاف تصور عموم، خودروی برقی در قرن نوزدهم متولد شد و حتی در ابتدا دارای محبوبیت بیشتری نسبت به ماشین درون‌سوز بود. اما با پیشرفت تکنولوژی موتورهای درون‌سوز و کاهش قیمت سوخت، خودروهای برقی از بازار عقب ماندند و به تدریج به دست فراموشی سپرده شدند.

در قرن نوزدهم، چندین مخترع در کشورهای مختلفی مانند مجارستان، هلند و آمریکا، ایده خودروی برقی را مطرح کردند. در آن دوران حتی چند مدل از این ماشین الکتریکی نیز تولید شد. اولین خودروی برقی جهان را می‌توان در سال ۱۸۲۸ میلادی شناسایی کرد که توسط آنیوس ایستوان یدلیک، مخترع و مهندس مجارستانی ساخته شد. این خودرو قادر بود به سرعت ۴ کیلومتر بر ساعت دست پیدا کند. با چنین سرعتی، این ماشین برقی خیلی کندتر از یک اسب بود! البته ماشین مجارستانی به عنوان نمونه‌ای از پتانسیل‌های نیروی برق برای حمل و نقل زمینی طراحی شده بود و هرگز به مرحله تولید انبوه نرسید.

اولین خودروی برقی در مقیاس تجاری، در سال ۱۸۹۰ میلادی توسط یک شیمیدان اسکاتلندی‌تبار ساکن آمریکا به نام ویلیام موریسون، ساخته شد. این خودروی ۴ اسب بخاری قادر به حمل ۶ نفر و حرکت با سرعت ۲۳ کیلومتر بر ساعت بود. آقای موریسون به خاطر تحصیل در رشته شیمی، بیشتر به فناوری باتری علاقه داشت تا صنعت حمل و نقل، از این رو وی مسیر متفاوتی را در پیش گرفت. البته دستاوردهای او در زمینه خودروهای برقی، الهام‌بخش سایر محققان و دانشمندان شد و آنها چند ماشین الکتریکی دیگر را توسعه دادند.

شاید بپرسید دلیل شکست خودروهای برقی در قرن ۱۹ چه بود و چرا این خودروها نتوانستند در آن مقطع فراگیر شوند؟ برای پاسخ به این سوال، می‌توان دلایل زیادی را برشمرد که مهم‌ترین آنها عبارتند از:

• تحولات صنعت نفت و پایین آمدن قیمت سوخت
• سرعت و برد کمتر در مقایسه با خودروهای درون‌سوز
• عدم همخوانی با سلیقه و نیازهای مشتریان
• محدودیت ظرفیت و عمر باتری‌ها
• نبود شبکه مناسب برای شارژ باتری‌ها

این دلایل باعث شد که خودروهای برقی در اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰ از بازار خارج شوند و جای خود را به خودروهای درون‌سوز بدهند.

در سال‌های اخیر، با توجه به نگرانی‌های زیست‌محیطی و امنیت انرژی، خودروهای برقی دوباره مورد توجه قرار گرفته‌اند. پیشرفت‌های چشمگیر در زمینه باتری‌، الکترونیک و موتورهای الکتریکی باعث بهبود عملکرد، کاهش هزینه و افزایش جذابیت خودروی برقی شده است. از سال ۲۰۱۰ تاکنون، فروش انواع خودروی تمام برقی به سرعت رشد کرده و اکنون نزدیک به ۲۰ میلیون دستگاه از این نوع وسایل نقلیه در خیابان‌ها و جاده‌های جهان تردد می‌کنند. تسلا مدل ۳، نیسان لیف و رنو زوئی از جمله پرفروش‌ترین خودروهای برقی به شمار می‌روند.

خودرو برقی در ایران

تاریخ خودرو برقی در ایران از سال ۱۳۸۱ خورشیدی آغاز شد، ۱۰۲ سال بعد از زمانی که مظفرالدین شاه قاجار، اولین ماشین‌های بنزینی را در نمایشگاه خودرو پاریس پسندید و وارد کشور کرد. البته همان‌طور که رواج خودروهای بنزینی در ایران سال‌ها زمان برد، همین اتفاق هم برای خودروهای برقی افتاده است. اگرچه از سال ۱۳۸۱ تاکنون مدل‌های مختلفی از خودروهای برقی، هیبرید و پلاگین هیبرید با برندهای خارجی در دسترس خریداران داخلی قرار گرفته است و در دور جدید واردات هم، تعدادی ماشین چینی برقی وارد شده است، اما هنوز خودروهای برقی ایرانی به تولید انبوه نرسیده‌اند.

اولین خودرو برقی ایرانی سال ۱۳۸۱ با نام آریانا معرفی شد. نکته جالب اینجاست که هیچ‌کدام از اطلاعات و مشخصات فنی مورد ادعای سازنده آریانا به تایید نرسید. در دهه ۹۰ طراحی و تولید نمونه‌های اولیه ماشین‌های برقی گسترش پیدا کرد و دانشگاه‌ها و شرکت‌های خودروسازی داخلی، گاه به‌صورت مشترک و گاه به‌صورت مجزا دست به آزمایش زدند.

ایران خودرو با معرفی دنا پلاگین هیبرید و رانا برقی کار خود را شروع کرد. در سال ۱۴۰۰ تارا EV در دو تیپ معرفی شد و در نمایشگاه تحول صنعت خودرو ۱۴۰۲ نوبت به معرفی نسخه برقی ری را شد. البته این کار زمانی انجام شد که هنوز مدل بنزینی ری را وارد بازار نشده بود.

سایپا هم ساینا برقی را در سال ۱۳۹۶ معرفی کرد و در اولین نمایشگاه تحول صنعت خودرو پیش روی بازدیدکنندگان قرار داد. این خودرو اگرچه نام ساینا را یدک می‌کشد، اما یک ماشین هاچبک است و در اصل ترکیبی از ساینا و کوییک به حساب می‌آید.

کرمان موتور در نمایشگاه تحول ۱۴۰۱ نسخه برقی جک J4 را معرفی کرد که از همان ظاهر مدل بنزینی J4 بهره می‌برد. البته با تفاوت‌هایی که آن را به عنوان یک خودرو برقی متمایز می‌کند. بعدها جک J4 EV مبنای طراحی و تولید کی ام سی ایگل برقی شد.

مدیران خودرو نیز با ام وی ام آریزو ۵ برقی، فونیکس تیگو ۷ پرو e پلاس و فونیکس تیگو ۸ پرو e پلاس وارد بازار خودروهای برقی در ایران شد.

آزادسازی واردات خودرو موجب شده است تا در کنار ماشین‌های درون‌سوز، اتومبیل‌های برقی نیز امکان ورود به کشور را پیدا کنند. ایران خودرو، سایپا، بهمن، کرمان موتور، مدیران خودرو، آرین پارس موتور، فردا موتورز، نبکا، نادین خودرو، مکث موتور و آریا دیزل شرکت‌هایی هستند که به معرفی و رونمایی از محصولات برقی برای عرضه به مشتریان ایرانی پرداخته‌اند.

هرچند واردات خودروهای برقی امکان‌پذیر است، اما مهم‌ترین مانعی که بر سر راه استفاده گسترده و عمومی از این ماشین‌ها وجود دارد، نبود زیرساختار لازم است. در حال حاضر فقط یکی دو ایستگاه شارژ سریع در شهر تهران و چند ایستگاه هم در شهرهای دیگر موجود است که برای ترویج ماشین‌های برقی و ترغیب مردم به رانندگی با آنها کافی نیست. برای مقایسه باید بدانید که در کشور ترکیه بیش از ۱۰۰۰ ایستگاه شارژ وجود دارد.

البته شهرداری تهران برای گسترش استفاده از خودروهای برقی، اقدام به واگذاری تعدادی تاکسی برقی شامل جک E50A و ام وی ام آریزو ۵ EV به رانندگان تاکسی کرده است.

انواع ماشین برقی

انواع خودرو برقی از نظر نوع پیشرانه و منبع تغذیه به چند دسته تقسیم می‌شود. این دسته‌ها عبارتند از:

خودرو برقی (BEV)

این نوع خودرو برقی فقط از باتری برای تامین انرژی استفاده می‌کند و پیشرانه آن الکتریکی است. خودرو تمام برقی دارای بازده بالا و صدا و آلایندگی کم هستند. محصولات تسلا، سری EQ مرسدس بنز، سری ID فولکس واگن و مدل‌هایی مثل نیسان لیف، پژو e-208، شورولت بولت و هیوندای کونا برقی در این دسته قرار می‌‌گیرند.

خودرو هیبرید (HEV)

خودروهای هیبرید از ترکیب یک موتور درون‌سوز و یک موتور الکتریکی (معمولا ضعیف) برای تامین نیرو استفاده می‌کنند. این ماشین‌ها دارای بازده متوسط، صدای پایین‌تر و آلایندگی کمتر از مدل‌های بنزینی و دیزلی هستند. از معروف‌ترین مدل‌های این دسته باید به تویوتا پریوس و هوندا اینسایت اشاره کرد.

خودرو پلاگین هیبرید (PHEV)

خودروهای پلاگین هیبرید از لحاظ ساختاری شبیه به ماشین‌های هیبریدی هستند، با این تفاوت که موتور برقی آنها قدرت بیشتری تولید می‌کند و باتری از طریق اتصال به شبکه برق قابل شارژ است. این خودروها بازده بالاتر، صدای کمتر و آلایندگی پایین‌تری نسبت به ماشین‌های به اصطلاح هیبرید ملایم دارند. شورولت وولت پلاگین، میتسوبیشی اوتلندر PHEV، تویوتا راوفور پرایم و محصولات جنرال موتورز در این دسته طبقه‌بندی می‌شوند.

خودرو سلول سوختی (FCEV)

در این نوع خودروها از تکنولوژی پیل سوختی برای تولید برق استفاده می‌شود. این ماشین‌ها دارای بازده بسیار بالا، صدای بسیار کم و آلایندگی صفر هستند و فقط آب از اگزوز آنها بیرون می‌آید! مدل‌های حاضر در این دسته عبارتند از تویوتا میرای، هوندا کلاریتی و هیوندای نکسو.

خودرو خورشیدی

همان‌طور که قابل حدس است، خودرو خورشیدی از انرژی آفتاب برای تولید نیرو و حرکت استفاده می‌کند. خودرو خورشیدی معمولا دارای پنل‌های فتوولتائیک است که توانایی تبدیل نور آفتاب به برق را دارد. برق تولیدشده توسط پنل‌ها یا به صورت مستقیم در اختیار پیشرانه قرار می‌گیرد، یا در باتری ذخیره می‌شود. خودرو خورشیدی مزایایی مانند کاهش آلودگی هوا، کاهش هزینه سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای را داراست. در مقابل چنین خودروهایی با چالش‌هایی مانند هزینه بالای ساخت، کارایی پایین در شرایط نور کم و ظرفیت محدود باتری‌ مواجه هستند.

خودرو برقی برد بلند (EREV)

خودرو برقی بُرد بلند یا EREV را می‌توان نوعی خودروی هیبریدی دانست. این نوع خودرو می‌تواند با باتری یا سوخت‌های فسیلی تغذیه شود. در این خودروها پیشرانه شامل یک موتور برقی و یک موتور درون‌سوز می‌شود. موتور درون‌سوز نقشی مشابه یک ژنراتور را دارد و چرخ‌ها نیروی لازم برای حرکت کردن را از موتور برقی دریافت می‌کنند. به ‌عبارت دیگر، در خودروهای EREV موتور درون‌سوز با تولید برق اضافی برد حرکتی را افزایش می‌دهد. این نوع خودروها در مقایسه با مدل‌های بنزینی و دیزلی راندمان بهتری دارند و مصرف سوخت آنها نیز کمتر است. همچنین خودروهای EREV در صورت قطع برق شبکه، زمین‌گیر نمی‌شوند و با پر کردن باک کماکان قابل راندن و استفاده هستند. این نوع خودروی برقی به عنوان یکی از راهکارهای مناسب برای کاهش آلودگی هوا و صرفه‌جویی در مصرف انرژی شناخته می‌شود.

مزایای استفاده از خودروهای برقی

خودروی برقی دارای مزایای متعددی است که می‌تواند به محیط زیست، اقتصاد و سلامت انسان‌ها کمک کند. برخی از این مزایا عبارتند از:

هزینه کم نگهداری و استفاده

خودروی برقی نسبت به خودروهای درون‌سوز، هزینه نگهداری کمتری دارد. در این خودرو به دلیل استفاده از قطعات کمتر و ساده‌تر، نیاز به کارهایی مثل تعویض روغن موتور و فیلتر نیست. همچنین برای خودروهای برقی اتفاقات پر هزینه‌ای مثل سوختن واشر سرسیلندر، یاتاقان زدن و مواردی از این دست معنایی ندارد. در کنار این‌ها باید گفت شارژ باتری خودروی برقی، ارزان‌تر از پر کردن باک خودروی بنزینی تمام می‌شود.

کاهش آلودگی هوا

خودروی برقی هیچ گاز گلخانه‌ای یا ذرات معلق ریز و درشتی که باعث بیماری‌های تنفسی و قلبی می‌شود، تولید نمی‌کند. این خودرو با استفاده از انرژی برق که می‌تواند از منابع تجدیدپذیر نظیر خورشید، باد و آب تامین شود، حرکت می‌کند. البته انواع خودروی برقی هنوز قطعات یدکی مثل لنت ترمز و برف پاک کن را داراست.

حفظ محیط زیست

با توجه به اینکه ماشین الکتریکی وابسته به سوخت‌های فسیلی نیست، حرکت آن باعث تولید گازهای گلخانه‌ای نمی‌شود. از این رو مدل‌های مجهز به پیشرانه‌های برقی سازگاری بیشتری با محیط زیست دارند. البته این امر به شرطی است که برق استفاده‌شده توسط خودروهای الکتریکی از منابع پاک و تجدیدپذیر تامین شود. در غیر این صورت، فقط محل تولید آلایندگی از خیابان‌ها و جاده‎‌ها به نیروگاه‌ها انتقال می‌یابد! علاوه بر این برخی کارشناسان معتقدند استخراج عناصر به‌کاررفته در باتری خودروهای برقی، ضمن ایجاد آلایندگی بیشتر توسط خودروهای فعال در بخش معدن، باعث تحمیل فشار بیشتر به محیط زیست و طبیعت می‌شود.

کاهش مشکلات تنفسی، قلبی و ریوی

یکی از مهم‌ترین پیامدهای آلودگی هوا، افزایش بیماری‌های تنفسی، قلبی و ریوی در بین مردم است. این مشکلات با ترویج استفاده از خودروی برقی کاهش یافته و کنترل می‌شوند. کشورهای پیشرو در حمایت از وسایل نقلیه سبز، با ارائه امکانات و تبلیغات مناسب، شهروندان خود را به خرید و استفاده از وسایل نقلیه برقی و هیبریدی تشویق می‌کنند. در راستای تحقق این هدف چندین کشور اروپایی مانند انگلستان، فرانسه، نروژ، اسپانیا قصد دارند برای جلوگیری از آلودگی هوا، حفاظت از محیط زیست و کاهش گرمایش جهانی، تولید و فروش خودروهای درون‌سوز را تا دهه ۲۰۳۰ یا ۲۰۴۰ ممنوع کنند.

میزان مصرف خودروهای برقی

برای محاسبه میزان مصرف خودروهای برقی، معمولا از واحد کیلووات ساعت در هر ۱۰۰ کیلومتر (kWh/100km) استفاده می‌شود. این واحد نشان می‌دهد که خودرو برای طی کردن ۱۰۰ کیلومتر چقدر انرژی الکتریکی مصرف می‌کند. به عنوان مثال، اگر خودروی برقی دارای باتری ۵۰ کیلووات ساعتی باشد و در هر ۱۰۰ کیلومتر مسافت ۲۵ کیلووات مصرف کند، می‌تواند با یک بار شارژ کامل حدود ۲۰۰ کیلومتر را طی پشت سر بگذارد.

ساختار خودروی برقی

مثل خودروهای درون‌سوز، خودروهای تمام برقی نیز ساختاری متشکل از مجموعه قطعات مختلف دارند. اما همان‌طور که در بالا نیز اشاره کردیم، این نوع خودروها دارای ساختاری ساده‌تر و قطعاتی کمتر هستند که اصلی‌ترین آنها عبارتند از:

موتور الکتریکی

موتور الکتریکی تبدیل‌کننده انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است و نیروی لازم برای چرخش چرخ‌ها را تامین می‌کند. موتور الکتریکی ممکن است در جلو، عقب یا هر دو نقطه از خودرو نصب شود.

اینورتر یا تبدیل کننده

اینورتر برق مستقیم را که از باتری یا سلول‌های خورشیدی تامین می‌شود، به برق متناوب تبدیل می‌کند. برق متناوب برای راه‌اندازی موتور‌های الکتریکی که چرخ‌های خودرو را می‌چرخانند، لازم است.

سیستم انتقال نیرو

سیستم انتقال نیروی یک خودروی تمام برقی، بسیار ساده‌تر از مدل‌های بنزینی است و در اکثر موارد شامل گیربکس تک سرعته یا حداکثر دو سرعته می‌شود. در برخی از ابرخودروهای برقی، هر چرخ مستقیما به یک موتور برقی مستقل متصل است.

باتری

مثل تلفن‌های همراه و لپتاپ‌ها، انرژی مورد نیاز ماشین الکتریکی هم توسط باتری تامین می‌شود. در واقع باتری نقشی مشابه با باک مدل‌های بنزینی دارد.

شارژر

شارژر یک خودروی تمام برقی، انرژی الکتریکی را از شبکه به باتری خودرو منتقل می‌کند. شارژر ممکن است در خانه، ایستگاه‌های عمومی یا در محل کار نصب شود. شارژرهای خانگی و محل کار معمولا با ولتاژ پایین‌تری کار می‌کنند و زمان بیشتری برای شارژ کامل باتری نیاز دارند. شارژرهای عمومی اکثرا دارای ولتاژ بالاتری هستند و پر شدن باتری از طریق آنها زمان کمتری می‌برد.

قطعات ماشین برقی

یک خودروی بنزینی حدود ۳۰ هزار قطعه مختلف دارد، در حالی که تعداد قطعات به‌کاررفته در خودروی برقی کمتر از نصف این رقم است. نکته حائز اهمیت اینکه در خودروی تمام برقی تعداد قطعات متحرک خیلی کمتر است، به همین خاطر کمتر دچار خرابی می‌شود. در بالا نیز اشاره کردیم که قطعات اصلی یک ماشین برقی عبارتند از موتور یا موتورهای برقی، باتری، اینورتر، گیربکس تک یا دو سرعته، شارژر و قطعات مربوط به سیستم تهویه باتری.

باتری خودروی برقی

آن چیزی که ما به عنوان باتری می‌بینیم، در حقیقت مجموعه‌ای از اجزای مختلف که مهم‌ترین آنها عبارتند از سلول، ماژول و بسته یا پک باتری. در ادامه هر کدام از این اجزا را به‌طور خلاصه مرور می‌کنیم.

سلول

به هر واحد از اجزای سازنده باتری که درون آنها انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود، یک سلول می‌گویند. باتری‌ها از چندین سلول کوچک داخلی تشکیل شده‌اند که می‌توانند به صورت موازی یا سری به هم متصل باشند. هر سلول دارای دو نیم سلول است که با یک ماده الکترولیت -که شامل یون‌های مثبت و منفی است- به هم پیوسته‌اند. ماده الکترولیت رسانای الکتریکی است و باعث جریان الکتریسیته در باتری می‌شود. وقتی باتری به یک دستگاه برقی متصل می‌شود، یون‌های منفی از طریق سیم به دستگاه می‌رسند و در آن انرژی تولید می‌کنند. این انرژی ممکن است به صورت گرما، حرکت، نور و غیره باشد.

ماژول باتری

به مجموعه‌ای از سلول‎‌ها که به صورت سری یا موازی به هم متصل هستند، یک ماژول گفته می‌شود. به‌عبارت دیگر، هر ماژول دربردارنده چند سلول است و باتری از تجمیع چند ماژول ساخته می‌شود. ماژول‌های باتری معمولا یک مدار حفاظتی دارند که از افزایش بیش از حد جریان، ولتاژ و دما محافظت می‌کند.

بسته باتری

بسته یا پک باتری از تجمیع چند ماژول ایجاد می‌شود. برای دستیابی به ظرفیت و ولتاژ معین، تعداد مشخصی از ماژول‌ها در یک مدار قرار می‌گیرند. علاوه‌بر خودروی برقی، بسته‌ باتری در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف، از جمله لپتاپ‌ها، تلفن‌های همراه، دوربین‌ها و اسباب‌بازی‌ها نیز استفاده می‌شود.

انواع باتری خودروهای برقی

در خودروهای برقی از انواع متفاوتی از باتری‌ها استفاده می‌شود. رایج‌ترین نوع باتری در این دسته از خودروها از نوع لیتیوم یونی هستند. با این حال برخی خودروسازان از انواع دیگری از باتری‌ها در ساخت خودروی تمام برقی خود بهره می‌برند. به‌طور کلی باتری‌های پرکاربرد در صنعت خودروسازی عبارتند از:

• باتری لیتیوم یونی
• باتری نیکل متال هیبرید
• باتری سدیم نیکل کلراید
• باتری سربی اسیدی

موتور خودروی برقی

با پیشرفت تکنولوژی، در حال حاضر انواع گوناگونی از موتورهای الکتریکی در خودروی تمام برقی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این موتورها عبارتند از:

موتور DC سری

این نوع موتور از همان دور ابتدایی گشتاور بسیار بالایی را تولید می‌کند و کنترل سرعت در آنها راحت‌تر است. همچنین، این نوع موتور در برابر بار ناگهانی مقاومت زیادی دارد. در مقابل هزینه نگهداری این نوع موتورها به دلیل جاروبک (ذغال) و یکسوسازها بیشتر است.

موتور بدون جاروبک DC (BLDC)

در این نوع موتورها نیازی به استفاده از جاروبک نیست. در موتورهای جریان مستقیم معمولی، جاروبک‌ها باعث انتقال جریان الکتریکی از کموتاتور به سیم‌پیچ‌های روتور می‌شوند. اما در این نوع موتورها، سیم‌پیچ‌ها روی روتور قرار ندارند، بنابراین نیازی به انتقال جریان به آنها نیست. روتور از یک مغناطیس دائم تشکیل می‌شود و سیم‌پیچ‌ها روی استاتور ثابت قرار دارند. به همین خاطر، در این موتورها جاروبک لازم نیست.

در موتورهای دارای جاروبک، چرخش با کنترل میدان مغناطیسی تولید‌شده توسط سیم‌پیچ روتور صورت می‌گیرد، در حالی که میدان مغناطیسی تولیدشده توسط آهنرباهای دائم ثابت است. برای تغییر سرعت چرخش، باید ولتاژ سیم‌پیچ‌ها را تغییر داد. در موتور BLDC، مغناطیس دائم روتور است که چرخش می‌کند و میزان چرخش با تغییر جهت میدان مغناطیسی تولیدشده توسط سیم‌پیچ‌های ثابت کنترل می‌شود. برای کنترل چرخش، باید شدت و جهت جریان در سیم‌پیچ‌ها را تعدیل کرد.

موتور سنکرون مغناطیس دائم

موتور سنکرون مغناطیس دائم از سه بخش اصلی تشکیل شده است که عبارتند از استاتور، روتور و آهنرباهای دائم. استاتور بخش ثابت موتور است که از لایه‌های نازک فلزی با روکش سیلیکون ساخته شده است تا تلفات هسته در آن کم شود. در این استاتور شیارهایی وجود دارد که در آنها سیم‌پیچ‌های مربوط به فازهای مختلف قرار گرفته‌اند. این سیم‌پیچ‌ها به صورت توزیع‌شده در شیار قرار می‌گیرند و تعداد فاز موتور را مشخص می‌کنند. هر فاز از چندین دسته کلاف با تعداد دور یکسان تشکیل شده است که به صورت سری به هم متصلند.

روتور بخش حرکتی موتور است که آهنرباهای دائم در آن یا روی آن نصب شده‌اند و مانند استاتور از لایه‌های نازک فلزی ساخته شده است. این بخش به صورت مستقیم روی محور موتور قرار دارد و حرکت آن باعث اعمال گشتاور به بار متصل به موتور می‌شود.

آهنرباهای دائم برای ایجاد میدان مغناطیسی روتور و تولید گشتاور در موتور استفاده می‌شوند. با استفاده از آنها نیاز به سیم‌پیچ‌های تحریک در روتور برطرف شده است و در نتیجه تلفات ناشی از جریان در سیم‌پیچ روتور کاهش می‌یابد. این آهن‌رباها بستگی به نوع و کاربرد موتور، در داخل یا روی روتور قرار می‌گیرند و به شکل‌های مختلف چینش می‌شوند.

موتور القایی AC سه فاز

موتور القایی AC سه فاز یک نوع موتور الکتریکی است که با استفاده از جریان متناوب سه فاز تغذیه می‌شود. این موتور دارای دو قسمت اصلی است که عبارتند از استاتور (بخش ثابت) و روتور (بخش متحرک). استاتور دارای سه سیم‌پیچ است که به سه فاز جریان متناوب متصل است. این سیم‌پیچ‌ها باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی چرخشی در داخل استاتور می‌شوند. روتور دارای تعداد زیادی لوله فلزی است که به صورت حلقه‌ای در داخل استاتور قرار دارند. این لوله‌ها تحت تاثیر میدان مغناطیسی چرخشی، جریان القایی در خود ایجاد می‌کنند. این جریان القایی باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در روتور می‌شود که باعث چرخش روتور به همراه میدان مغناطیسی استاتور می‌شود.

ترمز احیاکننده در خودرو برقی

ترمز احیاکننده یا سیستم بازیابی انرژی ترمز در خودروهای برقی یا هیبریدی استفاده می‌شود. این سیستم بخشی از انرژی هدررفته در مجموعه ترمز را مهار و بازیابی می‌کند. به بیان دیگر، ترمز احیاکننده در حقیقت انرژی حرکتی خودرو را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و آن را در باتری ذخیره می‌کند. در نتیجه استفاده از انرژی در خودروی برقی بهینه‌تر شده و فشار کمتری به باتری وارد می‌شود.

شارژ خودروهای برقی

خودروهای برقی را می‌توان در خانه از طریق برق استاندارد یا در ایستگاه‌های مخصوص با شارژرهای پرسرعت شارژ کرد. این دو روش از زمان لازم برای پر شدن باتری بسیار متفاوت است. به طور کلی مدت زمان لازم برای شارژ کامل باتری از عوامل مختلفی تاثیر می‌پذیرد. این عوامل عبارتند از ظرفیت باتری، قدرت شارژر و ولتاژ باتری و شارژر. انجمن مهندسان خودرویی آمریکا (SAE) برای سهولت در مقایسه شارژر‌ها از نظر سرعت شارژ، آنها را به سه سطح مختلف تقسیم کرده است:

شارژر سطح ۱

در این سطح که کمترین سرعت را دارد، از برق ۱۲۰ ولت خانگی برای شارژ استفاده می‌شود.

شارژر سطح ۲

این سطح از سرعت متوسطی برخوردار است و در آن از طریق برق ۲۴۰ ولت خانگی، خودرو شارژ می‌شود.

شارژر سطح ۳

این سطح بالاترین سرعت را ارائه می‌کند. در این سطح خودروها به‌ وسیله برق ۴۸۰ ولتی یا بالاتر شارژ می‌شوند، به همین خاطر در زمانی کمتر از ۳۰ دقیقه میزان شارژ باتری به ۸۰ درصد می‌رسد.

استاندارد شارژر خودرو در آمریکا

استاندارد شارژر خودرو در آمریکا به سه دسته اصلی تقسیم می‌شود:

• استاندارد SAE J1772 که توسط انجمن مهندسان خودرو آمریکا (SAE) تعریف شده است.
• استاندارد CHAdeMO که توسط چندین شرکت ژاپنی از جمله نیسان، میتسوبیشی، سوبارو و تویوتا پشتیبانی می‌شود.
• استاندارد سوپرشارژ تسلا که مخصوص محصولات این شرکت است.

نتیجه گیری

صنعت خودرو با سرعتی بالا در حال برقی شدن است و با ادامه روند کنونی و فروش ماشین برقی توسط شرکت‌ها و خرید خودرو الکتریکی از سمت مردم عادی، عرصه بر مدل‌های بنزینی و دیزلی تنگ‌تر و تنگ‌تر می‌شود. یک خودروی برقی مزایا و معایب خاص خود را دارد و نمی‌توان آن را صد در صد پاک دانست. با پیشرفت تکنولوژی، معایب این نوع خودروها به تدریج در حال برطرف شدن است و روزی خواهد رسید که انواع مختلف خودروی برقی در سرتاسر جهان فراگیر خواهند شد. هر چند برقی‌ شدن خودروها مخالفان زیادی دارد، اما چنانچه برق مورد نیاز از منابع تجدیدپذیر تامین شود و میزان وابستگی باتری به عناصر کمیاب کاهش یابد، ماشین الکتریکی می‌تواند نقشی فوق‌العاده پررنگ در بهبود کیفیت زندگی بشر و حفظ محیط زیست ایفا کند.

سوالات متداول

آیا شارژرخودروهای برقی با هم فرق دارد؟

شارژرهای خودروهای تمام برقی متفاوت است و بسته به نوع و مدل ماشین، زمان و سرعت شارژ، قدرت و ولتاژ برق و همچنین هزینه شارژ تفاوت‌هایی با هم دارند.

آیا خودرو‌های الکتریکی واقعا سبز هستند؟

برای اینکه یک خودروی برقی به معنای واقعی سبز باشد، باید برق آن از منابع تجدیدپذیر تامین شود. در فرایندهای ساخت خودروی تمام برقی، مثل استخراج مواد اولیه، حمل و نقل، تولید قطعات و باتری‌ فشار زیادی به محیط زیست و منابع زمین وارد می‌شود. ضمن اینکه بازیافت باتری یکی از چالش‌هایی است که در آینده باید فکری به حال آن کرد. بنابراین، هم‌اکنون خودرو‌های الکتریکی نمی‌توانند کاملا سبز باشند، اما در کل نسبت به مدل‌های درون‌سوز گزینه‌ای بهتر محسوب می‌شوند.

نویسنده: سعید علیپور